какие явления свидетельствуют о тепловом действии электрического тока

Под тепловым действием электрического тока понимают явление гидратации внутренней энергии проводника в виде тепла вследствие прохождения через него электрического заряда. Это энергетическое превращение электрической энергии в тепловую, проявляющееся в нагреве и изменении физических свойств материала проводника.

Явление Описание Пример
Нагрев проводника Повышение температуры проводника при пропускании тока. Нагрев спирали электрочайника.
Плавление плавкой вставки Расплавление тонкой металлической нити предохранителя. Срабатывание автомобильного предохранителя.
Термическое расширение Увеличение линейных размеров проводника при нагреве. Раздвижение контактных разрывов в контакторах.
Светящееся свечение Излучение видимого света раскалённым проводником. Накал лампы накаливания.
Изменение сопротивления Рост или падение электрического сопротивления при нагреве. Срабатывание термисторов в датчиках температуры.
Термоэлектрический эффект Генерация ЭДС на границе двух металлов при разной температуре. Датчики типа «термопара».
Пирография Точная выжигающая обработка материалов током. Кожевенное искусство и маркировка древесины.

При прохождении электрического тока через проводник часть энергии превращается в тепло. Это проявляется прежде всего в увеличении температуры материала, что сопровождается рядом физических и химических эффектов.

  • Рост температуры и нагрев спиралей, проволок, лезвий.
  • Плавление и срабатывание защитных устройств (предохранителей и плавких вставок).
  • Термическое расширение и изменение геометрических размеров элементов.
  • Световое свечение раскалённых проводников (лампы накаливания).
  • Изменение электрического сопротивления и работа термисторов.
  • Термоэлектрические и пирографические эффекты.

Основными факторами, влияющими на интенсивность теплового действия электрического тока, являются сила тока, сопротивление проводника и продолжительность протекания тока. Чем выше сила тока и сопротивление, тем больше тепла выделяется в единицу времени по закону Джоуля–Ленца:

Q = I²·R·t, где Q – тепловая энергия, I – сила тока, R – сопротивление, t – время.

  1. Закон Джоуля–Ленца определяет количество выделяемого тепла.
  2. Сопротивление зависит от материала, площади поперечного сечения и температуры.
  3. Продолжительное протекание тока может привести к перегреву и таким внешним проявлениям, как деформация или разрушение элемента.

В разных технических устройствах нагрев проводника используется сознательно (нагревательные элементы, паяльники) или компенсируется защитными мерами (тепловые предохранители, автоматические выключатели).

Дополнительные проявления теплового действия электрического тока включают:

  • Термическое старение изоляционных материалов;
  • Окисление и изменение химического состава металлов;
  • Термическое пульсирование в импульсных системах.

Часто задаваемые вопросы

В: Как связаны сила тока и выделяемое тепло?
О: Согласно закону Джоуля–Ленца, тепло пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению и времени протекания тока.
В: Можно ли минимизировать тепловое действие в проводниках?
О: Да, уменьшив сопротивление (увеличив сечение, применяя материалы с высокой электропроводностью) или снизив силу тока.
В: Что такое терморезистор и как он использует тепловой эффект?
О: Терморезистор (термистор) – это резистор, сопротивление которого меняется с температурой и служит для измерения или компенсации тепловых изменений.
В: Почему лампа накаливания светится при подаче тока?
О: Раскалённая до высоких температур нить накала излучает в видимом спектре, превращая электрическую энергию в световую и тепловую.
В: Как используются плавкие вставки в электрических цепях?
О: Плавкая вставка с определённым сечением плавится при превышении заданного тока, защищая цепь от перегрузки и короткого замыкания.
В: В чем отличие термоэлектрических и термических эффектов тока?
О: Термические эффекты связаны с выделением и переносом тепла, а термоэлектрические – с возникновением ЭДС между разными металлами при градиенте температуры.
Оцените статью
Мега Умора
Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Старые
Новые Популярные
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x